Hvad er udskrivningsydelsen af ​​316L rustfrit stål, der almindeligvis bruges til fremstilling af forme?

1. Materialets egenskaber: 316L rustfrit stål (UNS S31603/EN 1.4404) er en type austenitisk rustfrit stål med lavt-kulstofindhold, som har korrosionsbestandighed og sejhed ved høje temperaturer. Dens nøglekomponenter omfatter 16% til 18% chrom, 10% til 14% nikkel og 2% til 3% molybdæn. Tilsætning af molybdæn gør materialet langt mere modstandsdygtigt over for grubetæring og sprækkekorrosion, især på steder med kloridioner. På disse steder er dets korrosionsbestandighed mere end tre gange så høj som almindeligt 304 rustfrit stål. 316L rustfrit stål kan modstå havvanderosion i lang tid, hvilket betyder, at marineingeniørforme fremstillet af det vil holde 2 til 3 gange længere end forme fremstillet af andre materialer.
Også den austenitiske struktur af 316L rustfrit stål gør den meget robust ved høje temperaturer. Dens trækstyrke kan stadig forblive over 400 MPa ved 600 grader, hvilket er langt højere end tærsklen på 200 MPa for almindeligt formstål. Denne funktion gør den perfekt til forme, der bruges til-støbning og termoformning ved høje temperaturer. For eksempel-støbeformen til batteripakkens hus af nye energibiler kan håndtere påvirkningen af ​​aluminiumsvæske ved 400 grader. En enkelt form kan holde til mere end 80.000 anvendelser, hvilket er 40 % længere end typiske H13 stålforme.
2. Trykproces: Brug af flere teknologiske veje til at opfylde behovene ved fremstilling af forme
Der er tre vigtige måder at 3D-printe 316L rustfrit stål på: selektiv lasersmeltning (SLM), direkte metallasersintring (DMLS) og bindemiddelstråle. Hver har sine egne tekniske funktioner og anvendelser:
SLM-metoden bruger en laser med høj-energitæthed til at smelte lag af 15-53 μm sfærisk pulver. Dette gør dele med en densitet på 99,5 % eller højere. Dens største fordel er, at den kan udskrive komplicerede konforme kølekanaler, hvilket i høj grad øger køleeffektiviteten af ​​forme. For eksempel i store bilpanelforme gør SLM-trykte, konforme vandkanaler temperaturen på formen mere jævn, idet den går fra ± 15 grader til ± 3 grader, hvilket reducerer cyklustiden med 35 %.
DMLS-teknologi: bruger en laser med en lavere energitæthed til delvist at smelte pulver, der er 20 til 63 μm tykt. Dette er godt til udskrivning af store strukturelle dele. Det faktum, at den kan lave letvægtsforme med honeycomb-gitterstrukturer indeni, er det, der gør den så speciel. Dette gør formene lettere uden at miste styrke. I f.eks. flymotorbladsstøbeforme reducerer prikmatrixstrukturen fremstillet af DMLS vægten af ​​formen med 40 % og stivheden med kun 10 %.
Klæbende sprøjteteknologi: Brug et inkjethoved til at sprøjte klæbemiddel oven på hinanden for at binde 45–150 μm pulver. Derefter vil affedtning og sintring af det gøre det stærkere. Denne teknik kan printe med en hastighed på op til 500 cm³/t, hvilket er hurtigt nok til at lave formemner i stor skala. Mens man f.eks. fremstiller forme til forbrugerelektronikkasser, reducerer klæbende sprøjteteknologi den tid, det tager at lave et emne, fra 7 dage til 2 dage og reducerer prisen på hver vare med 60 %.
3. Hvor godt virker det: En god blanding af nøjagtighed, styrke og modstandsdygtighed over for korrosion
Målnøjagtighed: Den dimensionelle præcision af 316L rustfrit stål 3D-print kan være så lav som ± 0,05 mm (for størrelser mellem 100 mm og 100 mm), og overfladeruheden Ra er < 3,2 μm. Det er muligt at lave præcise forme af komplekse hulrum ved at forbedre designet af støttestrukturen og trykindstillingerne. For eksempel er SLM-trykte tandkroneforme i titaniumlegering, der bruges til fremstilling af medicinske implantatforme, nøjagtige til inden for ± 0,02 mm, hvilket er, hvad der er nødvendigt for kliniske implantater.
Fysiske egenskaber: Efter opvarmning kan 316L rustfrit stål printede dele modstå en trækstyrke på 650MPa, en flydespænding på 480MPa og en forlængelsesgrad på 30%. Den lille ligeaksede kornstruktur, som 3D-print skaber, gør den 15 % stærkere mod træthed end andre smedningsmaterialer. Efter kryogen behandling steg træthedstiden for DMLS-trykte forme, der blev brugt til halvlederpakning, fra 50.000 cyklusser til 120.000 cyklusser.
316L rustfrit stål trykte dele kan modstå korrosion bedre end typiske støbematerialer. I en 3,5 % NaCl-opløsning når pitpotentialet for 316L rustfri ståldele +320mV (SCE), hvilket er 80mV større end traditionelle støbematerialer. Den ensartede og tætte oxidfilm, der dannes under trykprocessen, giver den et forspring med hensyn til korrosionsbestandighed. 316L rustfrit stål kan modstå stærke ætsende gasser, der frigives, når fluoroplastik nedbrydes i lang tid. Formens levetid er otte gange længere end DC53 formstål.
4. Brug i erhvervslivet: Fra at lave prototyper til at lave en masse af dem
Rumfartsområde: Til fremstilling af en bestemt type motorturbineskive-smedning blev SLM-teknologien brugt til at printe 316L rustfri stålforme, der var 1,2 tons lettere og 680 kg tungere, samtidig med at de gjorde dem 25 % stivere. Formhulrummets størrelsesændring er mindre end 0,02 mm efter 5000 termiske testcyklusser, hvilket opfylder præcisionsstandarder for luftfartskvalitet.
Industri af nye energikøretøjer: DMLS-teknologi udskriver forme, der kombinerer konforme kølevandsrør og gitterstøttestrukturer. Dette gør temperaturen i formen mere jævn med 40% og sænker mængden af ​​vridning i resultatet fra 0,5% til 0,15%. Formen bliver brugt i stor skala med en årlig produktion på 100.000 sæt.
Inden for medicinsk udstyr: Kombinationen af ​​klæbende sprøjteteknologi og præcis CNC-bearbejdning giver mulighed for hurtige ændringer af titaniumlegering acetabulære skålforme, der bruges til at fremstille ortopædiske implantatforme. Den tid, det tager at gå fra design til færdigt produkt, er blevet skåret fra 45 dage til 7 dage, hvilket har reduceret prisen på hver enhed med 70 %.